【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高速空气动力试验设备设计领域。更具体地说，本专利技术涉及一种用于超声速进发直连风洞试验的支撑系统及设计方法。
技术介绍
1、高速风洞是空气动力试验高速范围的关键试验装置，用于准确模拟和测量多种条件下飞行器的气动特性。超声速进发直连风洞试验将超大型模型、航空发动机等测试设备全部支撑到大型超声速风洞中进行测试，以获取模型（或进气道）和发动机在特定工况下的匹配性能，为相关模型或者发动机的修改或定型提供依据。由于此类测试用到的航空发动机通常是真实无缩比发动机，因此模型通常缩比为1，测试设备总体尺寸远大于普通风洞试验模型，其载荷、尺寸远超风洞模型支撑机构支撑极限，这给测试设备的支撑带来极大困难，部分进发直连风洞试验的模型及发动机总长达到风洞允许的上限，此问题更加严峻。同时，在暂冲式风洞开展超声速进发直连试验，超声速流场建立过程会产生强大冲击，该冲击可能会破坏流场中的测试设备、支撑装置，并影响发动机的安全运转。为了在暂冲风洞中开展超声速进发直连试验，需要解决测试设备支撑、超声速气流冲击等难题。
2、通常，具备开展进发直连试验的风洞一般配备有带竖直方向投放功能的多自由度模型支撑机构（以下简称投放机构），以适应不同试验的支撑需求。在具备投放机构的基础上，可以针对性设计超大型支撑系统，该支撑系统固定在投放机构上，以支撑模型和航空发动机。另外，在暂冲式风洞中开展超声速进发直连试验，可采用投放方式进行试验，当流场未稳定建立前，测试设备位于流场外部，当流场稳定建立后，通过投放机构将测试设备整体投放到超声速流场中，此方式可大幅降
3、考虑到设计、制造、安装调整以及通用性等因素，超声速进发直连试验的支撑系统包含支撑平台、模型支撑装置和发动机台架三大部分，开展进发直连试验前，通常还要开展前导进气道试验，此时，需要把航空发动机更换为流量测量和调节装置。因此，支撑系统的三大部分之间应互相独立，易于组装调整，具备通用性。
4、试验和模拟分析均表明，为了建立稳定流场，相同外部条件下，超声速进发直连试验相比亚跨声速进发直连试验允许的堵塞度要小得多（根据试验结果显示，超声速试验堵塞度上限可能只有后者的一半略多）。通常发动机规格决定外包络尺寸，此外，模型支撑装置、发动机台架的堵塞度也较大，因此控制模型支撑装置、发动机台架的堵塞度对于超声速进发直连试验的成功开展有很重要意义。
5、综上，需要为超声速进发直连风洞试验研制一套专用支撑系统，能够安全可靠开展并完成超声速进发直连试验，其试验迎角固定为0°或者某个小角度。该支撑系统能满足以下要求：
6、支撑平台为独立装置，连接风洞投放机构，整体支撑模型、发动机及其支撑装置，可支撑前导进气道试验的流量测量及调节装置，并承受各部分测试设备的载荷；模型和发动机对接后应具备位置微调能力；装置整体重量轻，满足投放要求。
7、模型支撑装置为独立装置，连接支撑平台，并支撑模型，可与模型组装为一个整体；该模型支撑装置应有足够大的强度和刚度，能够承受超声速冲击，当模型受载后，其轴向位移应尽量小，避免模型与发动机之间产生较大的作用力，导致模型或者发动机损坏；最后模型支撑装置的堵塞度应尽量小、重量应尽量轻。
8、发动机台架为独立装置，连接支撑平台，并支撑航空发动机，可与航空发动机组装为整体，该发动机台架应有足够大的强度和刚度，承受发动机推力后，位移应尽量小，避免模型与发动机之间产生较大的作用力；发动机台架的堵塞度应尽量小、重量应尽量轻；还要设计整流罩，保护好发动机，避免超声速气流直接冲刷发动机；在整流罩的包裹下，还要考虑发动机安装、检查、拆卸的便利性。以上要求可看出用于风洞试验的发动机台架与普通发动机台架有极大差别，现有技术的支撑系统并不能直接用于超声速进发直连风洞试验中。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
2、为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种用于超声速进发直连风洞试验的支撑系统，包括：
3、与风洞的投放机构框架相连的支撑平台；
4、设置在支撑平台的上方，并靠近顺气流方向上游一侧的模型支撑装置；
5、设置在支撑平台的上方，并靠近顺气流方向下游一侧的发动机台架；
6、所述支撑平台包括：
7、四根在空间上呈上、下、左、右对称布置的纵梁；
8、设置在上、下纵梁之间的多根立柱，相邻立柱的上下端通过倾斜布局的加强筋连接成一体式结构；
9、设置在水平纵梁之间的多根横梁；
10、其中，所述支撑平台沿顺气流方向下游设计用于满足投放距离的转折台。
11、优选的是，所述发动机台架包括：
12、与发动机相配合的台架座；
13、分别与主安装节、副安装节相配合的支撑件ⅰ、支撑件ⅱ；
14、通过支撑架设置在台架座上的整流罩；
15、其中，所述台架座的各钢板表面均被配置为气流方向平行；
16、所述台架座包括三根主横梁以及布置在主横梁两侧的主立板组；
17、支撑件ⅰ、支撑件ⅱ分别通过相配合的安装板ⅰ、安装板ⅱ固定在台架座的主立板组上。
18、优选的是，所述模型支撑装置包括：
19、固定在支撑平台上，用于对模型进行支撑的底座；
20、设置在底座的前、后端，用于对模型进行支撑的前支撑框架、后支撑框架；
21、设置在底座上的拉杆支撑组件；
22、其中，所述拉杆支撑组件的自由端通过销轴ⅰ穿过模型尾部的连接孔与模型连接。
23、一种支撑系统的设计方法，支撑平台的设计方法包括：
24、s11、基于模型和发动机的结构，以确定模型和发动机分别施加在支撑平台各点上的载荷；
25、s12、基于s11得到的各点载荷，计算支撑平台的最大俯仰力矩mz；
26、s13、基于支撑平台大梁材料许用强度，以及s12得到的mz，通过下式得到允许的最小截面抗弯模量wzmin：
27、
28、s14、根据wzmin确定支撑平台主纵梁的截面尺寸、结构，通过三维软件测量主纵梁数模的横截面的截面，以获得截本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于超声速进发直连风洞试验的支撑系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的用于超声速进发直连风洞试验的支撑系统，其特征在于，所述发动机台架包括：
3.如权利要求1所述的用于超声速进发直连风洞试验的支撑系统，其特征在于，所述模型支撑装置包括：
4.一种如权利要求1-3任一项所述支撑系统的设计方法，其特征在于，支撑平台的设计方法包括：
5.如权利要求4所述支撑系统的设计方法，其特征在于，发动机台架的设计方法包括：
6.如权利要求5所述支撑系统的设计方法，其特征在于，斜拉杆截面尺寸的计算方式为：
7.如权利要求6所述支撑系统的设计方法，其特征在于，还包括，在确定斜拉杆的最终横截面尺寸后，根据横截面积确定斜拉杆应力，以通过得到斜拉杆拉伸长尺寸：
8.如权利要求6所述支撑系统的设计方法，其特征在于，以Fz计算前支撑框架和后支撑框架的应力，若Fz接近0，则取Fx、Fy的大者的0.2倍计算。
9.如权利要求6所述支撑系统的设计方法，其特征在于，设从喷管轴线下方H0以上部分的等效堵塞面积
...【技术特征摘要】
1.一种用于超声速进发直连风洞试验的支撑系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的用于超声速进发直连风洞试验的支撑系统，其特征在于，所述发动机台架包括：
3.如权利要求1所述的用于超声速进发直连风洞试验的支撑系统，其特征在于，所述模型支撑装置包括：
4.一种如权利要求1-3任一项所述支撑系统的设计方法，其特征在于，支撑平台的设计方法包括：
5.如权利要求4所述支撑系统的设计方法，其特征在于，发动机台架的设计方法包括：
6.如权利要求5所述支撑系统的设计方法，其特征在于，斜拉...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊能，叶成，白本奇，周游天，张胜，蒋明华，曾利权，董宾，何磊，陈庭，夏语，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。